Рассмотрены особенности развития исследований арочных передач (АП), зубья которых нарезаны резцовыми головками с резцами, спрофилированными дугами окружностей. Предложены математическая модель цилиндрической арочной зубчатой передачи, образованной обобщенной производящей поверхностью, а также геометрокинетические и комплексные критерии работоспособности АП. Приведены результаты синтеза АП с замкнутыми контактными линиями, имеющими симметричную круговую линию зубьев по ширине зубчатого венца. Даны рекомендации по геометрическому и прочностному расчетам синтезированных передач.

Для створення передач з двоопукло-ввігнутими зубцями з підвищеною навантажувальною здатністю розроблено математичну модель таких передач, нарізаних інструментом з узагальненим вихідним контуром, поздовжня форма яких окреслена довільно плоскою кривою, що розташована під довільним кутом до початкової площини коліс, що нарізають. Визначено критерії працездатності залежно від геометрії вихідного контуру інструмента та поздовжньої форми зубців. Розроблено диференціальні рівняння синтезу геометрії вихідного контуру за заданими геометро-кінематичними критеріями. Синтезовано вихідні контури з постійним значенням відносної зведеної кривизни, зокрема такі, що забезпечують позаполюсне зачеплення, а також вихідні контури, окреслені відрізками дуг кіл. Визначено поздовжню кривизну та ширину зубців за умови рівноміцності двоввігнутих і двоопуклих зубців за напругами згину. Проведено порівняльний аналіз синтезованих та квазіевольвентних передач за критеріями працездатності.

Для создания передач с двухокругло-ввогнутыми зубцами с повышенной нагрузочной способностью разработана математическая модель таких передач, нарезанных инструментом с обобщенным входным контуром, продольная форма которых очерчена достаточно плоской кривой, размещенной под произвольным углом к начальной плоскости нарезающих колес. Определены критерии трудоспособности в зависимости от геометрии входного контура инструмента и продольной формы зубцов. Разработаны дифференциальные уравнения синтеза геометрии входного контура по заданным геометро-кинематическим критериям. Синтезированы входные контуры с постоянным значением относительной сводной кривизны, в том числе такие, которые обеспечивают внеполюсное сцепление, а также входные контуры, очерченные отрезками дуг окружностей. Определены продольная кривизна и ширина зубцов в условиях одинаковой твердости двухвогнутых и двухокруглых зубцов по напряжениям сгиба. Проведен сравнительны анализ синтезированных и квазиэвольвентных передач по критериям трудоспособности.

З метою розв'зання складної та актуальної задачі дослідження напружено-деформованого стану (НДС) евольвентних зубців запропоновано використовувати широкі можливості варіаційного методу кінцевих елементів та розробленої на його основі уточненої об'ємної моделі розрахунку. Визначено можливості методу у розв'занні різноманітних задач, а саме: впливу висотної корекції профілів вихідного контуру, кута нахилу лінії зубу, впливу на НДС стану зубців конструктивних особливостей колеса, значення та характеру розподілу навантаження. Отримано відповідні числові залежності. Розроблено пакет прикладних програм з використання кінцево-елементного комплексу COSMOS/M. Для визначення адекватності застосування математичних моделей створено експериментальний стенд та проведено дослідження на фізичних моделях з використанням методу фотопружності. Експериментальні дослідження підтвердили адекватність отриманих моделей та результатів, отриманих за їх допомогою. Основні результати праці знайшли промислове впровадження у розробці та вдосконаленні редукторів тракторів.

На підставі результатів проведених теоретичних досліджень удосконалено узагальнену математичну модель аналізу та синтезу циліндричних передач з двоопукло-вгнутими (ДОВ)-зубцями за геометро-кінематичними критеріями. Вперше визначено критерії працездатності залежно від геометрії вихідного контуру різального інструменту передач з ДОВ-зубцями, що нарізають круговою різцевою головкою, яка розташована під довільним кутом до початкової площини, з різцями, окресленими будь-якою кривою. Для передач з ДОВ-зубцями одержано межові значення відносної зведеної кривизни у вигляді блокувальних контурів, які забезпечують у процесі синтезу задані значення коефіцієнта перекриття та товщини зубця на вершині. Визначено поздовжню кривизну та ширину зубців передач з ДОВ-зубцями за умови рівноміцності за напругами згину двоопуклих і двовгнутих зубців.

Для покращання критеріїв та підвищення навантажувальної працездатності створено математичну модель циліндричних передач з арковими зубцями, нарізаними інструментом, зубці якого окреслені узагальненим вихідним контуром та мають довільну форму зубців за шириною зубчастого вінця. На цій підставі визначено геометро-кінематичні та комплексні критерії працездатності, які залежать від двох невідомих функцій та їх похідних. Розроблено диференціальні рівняння узагальненого вигляду для синтезу геометрії вихідного контуру різального інструменту за такими даними: швидкість ковзання та прокочування зубців, сумарні швидкості прокочування, кривизна робочих поверхонь зубців, зведена кривизна питомого ковзання, кут між вектором відносної швидкості та контактною лінією. Синтезовано вихідні контури, які забезпечують постійне значення приведеної кривизни у середині арки зубців та вихідні контури з профілями у вигляді дуг кола. Передачі, нарізані різцями з синтезованими вихідними контурами, мають більш високі критерії працездатності: геометро-кінематичні у 1,2 - 30 разів, комплексні (критерій контактної міцності, критерій зламної міцності, критерій зносу зубців) у 1,1 - 20 разів у порівнянні з квазіевольвентними арочними передачами.

Наведено диференціальні рівняння для синтезу циліндричних зубчастих передач з арочними та двояко опукло-ввігнутими зубцями, нарізаними круговою різцевою голівкою, розташованою під довільним кутом до початкової площини нарізуваних коліс.

Предложен подход, который позволяет моделировать конструкцию зубчатой передачи с высокоточными параметрами геометрии профиля для достоверного прогнозирования допускаемой нагрузки и напряженного состояния, что требует постоянных исследований, поскольку вид разрушения зубчатой передачи в значительной мере зависит от способа задания ее профиля. Конечноэлементный анализ - хорошо известный эффективный вычислительный метод, который многие авторы использовали для оценки прочности зубьев зубчатого колеса в условиях независимых отказов зубчатых передач. Известно, что этот метод не только трудоемкий, но и зачастую дорогостоящий, использует приближенную геометрию, что дает в результате неточную сеть. Прочность зубьев и режимы деформирования рассчитаны с использованием пространственной модели зубчатой передачи на основании трехмерных неоднородных рациональных сплайнов Безье (NURBS) в условиях нагружения и исследованы с помощью изогеометрического анализа для выполнения моделирования. Результаты, полученные моделированием на основе изогеометрического анализа, сравнивали с соответствующими значениями, рассчитанными по классическому методу с помощью уравнения Льюиса и конечноэлементного анализа с использованием программного продукта ANSYS. Результаты хорошо согласуются между собой и подтверждают, что модель на основании изогеометрического анализа более точна, чем конечноэлементная модель. Исследование показало, что изогеометрический анализ имеет практическое применение, являясь альтернативным средством использования высокоточной геометрии пространственных моделей для оценки поведения зубчатых передач под нагрузкой и модификации расчетов их прочности.

Разработаны исходные контуры зубьев неэвольвентных цилиндрических зубчатых передач с пониженной в 1,6 - 1,8 раз энергоемкостью зацепления колес и повышенной нагрузочной способностью, разработана математическая модель сравнительной оценки таких критериев нагрузочной способности зубчатых передач, как потери мощности в зацеплении, толщина масляного слоя между рабочими поверхностями зубьев, заедание, удельная работа сил трения, износ рабочих поверхностей зубьев, контактная прочность рабочих поверхностей. Установлено, что критерии нагрузочной способности зубчатых передач, полученных с использованием разработанных исходных контуров, существенно выше критериев нагрузочной способности эвольвентных передач.

Індекс рубрикатора НБУВ: К412.555.101 + К445.51-02

Рубрики:

Циліндричні зубчасті передачі

Шифр НБУВ: Ж24432 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлено теоретичне дослідження внутрішньої геометрії виробної поверхні та верстатного зачеплення для нарізування циліндричних прямозубих передач синусоїдального зачеплення. Виробна поверхня розглядається як інструментальна рейка з вихідним контуром, що спрофільовано синусоїдою - гладкою безперервною кривою. Дано рівняння поверхонь зубців інструментальної рейки, за допомогою яких розглянуто основні характеристики цієї виробної поверхні, а саме квадратичні форми і нормальні кривизни в заданих напрямках. Представлено рівняння верстатного зачеплення, за допомогою якого одержано рівняння поверхонь зубців, які можуть бути застосовані як для робочих поверхонь зубців, так і для їх галтелей. Для цих поверхонь також визначено квадратичні форми. Визначено межі поля зачеплення. Результати, одержані в статті, в подальшому можна використовувати для визначення якісних показників працездатності синусоїдальних передач, що дозволить проводити порівняльну оцінку синусоїдальних передач із традиційними та іншими видами передач.